Архив журнала

Авиационные материалы и технологии №S1, 2014

Содержание номера

  • В.М. Бузник, О.В. Фалалеев

    ПРИМЕНЕНИЕ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ДЛЯ ЗАДАЧ АВИАЦИОННОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

    5-16
  • Е.В. Морозов, И.В. Коптюг, В.М. Бузник

    ЯМР-ТОМОГРАФИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

    17-29
  • И.А. Авилова, В.М. Бузник, В.И. Волков, Г.Ф. Железина, Е.В. Морозов, А.Е. Раскутин, О.В. Фалалеев

    ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДЫ С ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ МЕТОДОМ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

    30-36
  • Е.В. Морозов, Н.Ф. Гладышев, В.М. Бузник, Т.В. Гладышева

    МАГНИТОРЕЗОНАНСНОЕ ТОМОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВОДОЙ И УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ

    37-43
Содержание номера
1.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s1-5-16

УДК: 537.9:543.429.23

Страницы: 5-16

В.М. Бузник1, О.В. Фалалеев2

[1] ФГБУН «ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ИМ. А.А. БАЙКОВА РАН», bouznik@imet.ac.ru
[2] ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ИМ. Л.В. КИРЕНСКОГО СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, dir@iph.krasn.ru

ПРИМЕНЕНИЕ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ДЛЯ ЗАДАЧ АВИАЦИОННОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

Проведен анализ применимости методов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) к изучению строения материалов и изделий, используемых в авиакосмической технике. Рассмотрены принципиальные возможности различных методик, включая магниторезонансную томографию, и представлены конкретные примеры использования ЯМР при изучении авиационных материалов, выделены группы авиационных материалов, перспективных для исследования.

Ключевые слова: ядерный магнитный резонанс,ЯМР-томография,композиционные материалы,авиационные материалы,диагностика и контроль качества,nuclear magnetic resonance,NMR-imaging,composite materials,aircraft materials,diagnostics and quality control

Список литературы

    Бузник В.М. Ядерно-физические методы исследования неорганических фторидов. Владивосток: Дальнаука. 1996. 888 с.

    Фримэн Р. Магнитный резонанс в химии и медицине: Пер. с англ. М.: КРАСАНД. 2009. 336 с.

    Bakhmutov V.I. Solid State NMR in Material Science: Principles and Applications. CRС Press. Taylor @ FrancisGroup. 2012. 264 р.

    Эрнст Р., Боденхаузен Дж., Вокан А. ЯМР в одном и двух измерениях: Пер. с англ. М.: Мир.1990. 710 с.

    Лапина О.Б., Хабибулин Д.Ф., Папуловский Е.С., Шубин А.А., Гуляева Ю.К. Строение цирконий-силикатных волокон и Pt-катализаторов на основе натрийсиликатных стекол по данным ЯМР спектроскопии твердого тела //Журнал структурной химии. 2013. Т. 54. №S1. С. 152-167.

    Мацулев А.Н., Бузник В.М., Лившиц А.И., Федоров П.П., Соболев Б.П. Исследования методом ЯМР строения и ионного транспорта в диамагнитных твердых электролитах M1-xRxF2+x //Физика твердого тела. 1988. Т. 30. №12. С. 3554-3559.

    Коптюг И.В., Сагдеев Р.З. Современные физико-химические приложения ЯМР-томографии. Специфика метода и его применение для исследования объектов, содержащих жидкости //Успехи химии. 2002. №71(7). С. 673-699.

    Морозов Е.В., Коптюг И.В., Бузник В.М. ЯМР-томография как инструмент исследования и диагностики композиционных материалов и изделий на их основе //Авиационные материалы и технологии. 2014. №S1. С. 17-29.

    Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года //Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7-17.

    Бейдер Э.Я., Донской А.А., Железина Г.Ф., Кондрашов Э.К., Сытый Ю.В., Сурнин Е.Г. Опыт преминения авиационных материалов в авиационной технике //Российский химический журнал. 2008. Т. LII. №3. С. 30-44.

    Бузник В.М. Ядерная спектроскопия стекла //Физика и химия стекла. 2000. Т. 26. №1. С. 3-29.

    Авилова И.А., Бузник В.М., Волков В.И., Железина Г.Ф., Морозов Е.В., Раскутин А.Е., Фалалеев О.В. Исследования взаимодействия воды с полимерными композитами методом ядерного магнитного резонанса //Авиационные материалы и технологии. 2014. №S1. С. 30-36.

    Шмырева А.А., Матвеев В.В., Малкова А.В., Попков О.В., Кузнецова В.Ю., Юрков Г.Ю. ЯМР кобальта-59 кобальтсодержащих нанокомпозитов //Бутлеровские сообщения. 2012. Т. 29. №2. С. 87-92.

    Бузник В.М. Сверхгидрофобные материалы на основе фторполимеров //Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 29-34.

    Игнатьева Л.Н., Цветников А.К., Лившиц А.Н., Салдин В.И., Бузник В.М. Спектроскопическое исследование модифицированного политетрафторэтилена //Журнал структурной химии. 2002. Т. 43. №1. С. 69-73.

    Ignatieva L.N., Bouznik V.M. Quantum chemistry calculations of branched fluorocarbon systems //Journal of Fluorine Chemistry. 2012. V. 144. P. 17-23.

    Смирнов М.А., Тарасов В.П., Бузник В.М., Кантаев А.С., Дьяченко А.Н. ЯМР-исследования строения композитов на основе политетрафторэтилена и гексафторсиликата аммония //Журнал структурной химии. 2013. Т. 54. C. 173-177.

    Грязнов В.И., Петрова Г.Н., Юрков Г.Ю., Бузник В.М. Смесевые термоэластопласты со специальными свойствами //Авиационные материалы и технологии. 2014. №1. С. 25-29.

    Aldinger F., Weinmann M., Bill J. Precursor-Derived Si-B-C-N Ceramics //Pure @ Appl. Chem. 1998. V. 70. №2. P. 439-448.

    Berger F., Muller A., Aldiger F., Muller K. Solid-State NMR Investigation of Si-B-C-N Ceramics Derived from Boron-Modified Poly(allylmethylsilasane) //Z. Anorg. Allg. Chem. 2005. V. 631. P. 355-363.

    Hegemann D., Riedel R., Oehr C. PACVD-Derived Thin Films in the System Si-B-C-N //Chem. Vap. Deposition. 1999. V. 5. №2. P. 61-65.

    Vishnyakov V.M., Ehiasarian A.P., Vishnyakov V.V., Hovsepian P., Colligon J.S. Amorphous Boron Containing Silicon Carbo-Nitrides Created by Ion Sputtering //Surface @ Coating Technology. 2011. V. 206. P. 149-154.

    Colombo P., Mera G., Riedel R., Soraru G.D. Polymer-Derived Ceramics: 40 Years of Research and Innovation in Advanced Ceramics //J. Am. Ceram. Soc. 2010. V. 93. P. 1805-1837.

    Nghiem Q.D., Kim D.P. Polymerization of Borazine with Tetramethyldivinildisilazane as a New Class SiCBN Preceramic Polymer //J. Ind. Eng. Chem. 2006. V. 12. №6. P. 905-910.

Полнотекстовая версия
2.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s1-17-29

УДК: 537.9:543.429.23

Страницы: 17-29

Е.В. Морозов1, И.В. Коптюг2, В.М. Бузник3

[1] ИНСТИТУТ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ , dir@iph.krasn.ru
[2] МЕЖДУНАРОДНЫЙ ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ ЦЕНТР СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, mrt@tomo.nsc.ru
[3] ФГБУН «ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ИМ. А.А. БАЙКОВА РАН», bouznik@imet.ac.ru

ЯМР-ТОМОГРАФИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

Представлен анализ применения метода ЯМР-томографии в области исследования и контроля композиционных материалов. Даны общие представления о методе, необходимые материаловедам для понимания его исследовательского потенциала. Показаны его возможности применительно к композиционным материалам и продемонстрированы примеры эффективного применения.

Ключевые слова: ЯМР-томография,композиционные материалы,массоперенос,диагностика и контроль качества,NMR-imaging,composite materials,mass transfer,diagnostics and quality control

Список литературы

    Машков Ю.К. и др. Конструкционные пластмассы и полимерные композиционные материалы: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ. 2002. 129 с.

    Костиков В.И. и др. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы. М.: Интермет Инжиниринг. 2003. 560 с.

    Сайфулин Р.С. Неорганические композиционные материалы. М.: Химия. 1983. 304 с.

    Берлин А. Современные полимерные композиционные материалы //Соросовский образовательный журнал. 1995. №1. С. 57-65.

    Stapf S., Han H.S.I. NMR Imaging in Chemical Engineering. John Wiley & Sons. 2006. P. 560.

    Коптюг И.В., Сагдеев Р.З. Современные физико-химические приложения ЯМР-томографии. Специфика метода и его применение для исследования объектов, содержащих жидкости //Успехи химии. 2002. Т. 71(7). С. 673-699.

    Коптюг И.В., Сагдеев Р.З. Применение метода ЯМР-томографии для исследования процессов транспорта вещества //Успехи химии. 2002. Т. 71(10). С. 899-949.

    Бузник В.М., Фалалеев О.В. Применение ядерного магнитного резонанса к авиационному материаловедению //Авиационные материалы и технологии. 2014. №S1. С. 5-16.

    Эрнст Р. и др. ЯМР в одном и двух измерениях. М.: Мир. 1990. 710 с.

    Callaghan P. Principles of nuclear magnetic resonance microscopy. Oxford: Clarendon Press. 1991. P. 1-5.

    Herberg J. L. et al. 3D Mapping of Polymer Crosslink Density with Magnetic Resonance Imaging /In: 26-th CASCC. Aiken. 2005. P. 1-5.

    Kuhn W. et al. Characterization of elastomeric materials by NMR microscopy //J. Solid State NMR. 1996. V. 6. P. 295-308.

    Blümich B. NMR Imaging of Materials. Oxford: Clarendon Press. 2003. 541 p.

    Morozov E.V. On a water penetration testing of rubber tubes with MRI /In: Book of Abstracts International symposium and summer school «Nuclear magnetic resonance in condensed matter». St.Petersburg. 2009. P.76.

    Hauck D. et al. NMR imaging of technical SBR vulcanizates under dynamic mechanical load //Macromol. Chem. Phys. 1997. V. 198. P. 2729-2742.

    Tritt-Goc J. et al. Case II and anomalus diffusion of solvents into hydroxypropylmetyl celluolose //Applied Magnetic Reson. 2005. V. 29. P. 605-615.

    Weisenberger L.A. et al. NMR imaging of solvent diffusion in polymers //Applied Spectroscopy. 1989. V. 43. P. 1117-1126.

    Hill D.J.T. et al. NMR Studies on the Properties of Polymers in Supercritical CO2. 47 p.

    Chowdhury M. et al. The kinetics of swelling of hydrogel polymers studied using NMR Imaging. Gel Sympo 2003. P. 84-95.

    Zhen Wu et al. NMR microimaging investigation of membrane electrode assembly of fuel cells: morphology and solvent dynamics //MRI. 2009. V. 27. P. 871-878.

    Kotsikos G. et al. Assessment of moisture absorption in marine GRP laminates with aid of nuclear magnetic resonance imaging //Plastics, Rubber and Composites. 2007. V. 36. P. 413-418.

    Авилова И.А., Бузник В.М., Волков В.И. и др. Исследование взаимодействия воды с полимерными композитами методами ядерного магнитного резонанса //Авиационные материалы и технологии. 2014. №S1. С. 30-36.

    Morozov E.V. et. al. NMR Imaging application for study of the polymethylmethacrylate colloidal crystals infiltration in the inverse opals preparation technology //Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2012. V. 5. №3. P. 275-284.

    Морозов Е.В. и др. Применение ЯМР-томографии для исследования межфазных границ в системах коллоидного кремнезема //Конденсированные среды и межфазные границы. 2012. Т. 14. №1. С. 60-69.

    Михайленко Л.П., Морозов Е.В., Фалалеев О.В., Мацулев А.Н. О возможности применения метода ЯМР-томографии при исследовании процессов концентрирования и сушки неорганических гидрозолей //Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Химия. 2013. Т. 1. №6. С. 94-103.

    Chiang H.-W. et al. Determining the internal structure of cement-based materials by using MRI techniques //Journal of Marine Science and Technology. 2013. V. 21. P. 695-702.

    Balcom B. et al. Single-point magnetic resonance imaging (MRI) of cement based materials //Materials and structures. 2003. V. 36. P. 166-182.

Полнотекстовая версия
3.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s1-30-36

УДК: 537.9:543.429.23

Страницы: 30-36

И.А. Авилова1, В.М. Бузник2, В.И. Волков1, Г.Ф. Железина3, Е.В. Морозов4, А.Е. Раскутин, О.В. Фалалеев5

[1] ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, director@icp.ac.ru
[2] ФГБУН «ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ИМ. А.А. БАЙКОВА РАН», bouznik@imet.ac.ru
[3] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Национального исследовательского центра «Курчатовский институт», admin@viam.ru
[4] ИНСТИТУТ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ , dir@iph.krasn.ru
[5] ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ИМ. Л.В. КИРЕНСКОГО СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, dir@iph.krasn.ru

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДЫ С ПОЛИМЕРНЫМИ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ МЕТОДОМ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) нашли применение в качестве конструкционных материалов в различных отраслях, включая авиационную технику. Одна из проблем применения изделий из ПКМ состоит в негативном воздействии на них воды, контакт с которой приводит к ухудшению эксплуатационных показателей материала. Представляется актуальным изучение всех особенностей взаимодействия ПКМ с водой. Удобным и полезным методом изучения отмеченного взаимодействия является ядерный магнитный резонанс (ЯМР), применение которого к угле- и органопластиковым ПКМ обсуждается в данной статье.

Ключевые слова: ЯМР,полимерные композиционные материалы,NMR,polymer composite materials

Список литературы

    Габуда С.П. Связанная вода. Факты и гипотезы. Новосибирск: Наука. 1982. 159 с.

    Koenig J.L. Spectroscopy of polymers. Washington: American Chemical Society. 1992.

    Маклаков А.И., Скирда В.Д., Фаткуллин Н.Ф. Самодиффузия в растворах и расплавах полимеров. Казань: Из-во КГУ. 1987. 224 с.

    Волков В.И., Маринин А.А. Применение методов ЯМР в исследованиях ионного и молекулярного транспорта в полимерных электролитах //Успехи химии. 2013. Т. 83. №3. С. 248-272.

    Volkov V.I., Korotchkova S.A., Ohya H., Guo Q. //J. Membrane Science. 1995. V. 100. P. 273-279.

    Volkov V.I., Korotchkova S.A., Nesterov I.A., Ohya H., Guo Q., Huang J., Chen J. Self-diffusion of water-ethanol mixture in polyacrilic acid-polysulfon composite membrane //J. of Membrane Science. 1996. V. 110. P. 1-11.

    Suh K.J., Hong Y.S., Skirda V.D., Volkov V.I. et al. Water self-diffusion behavior in yeast cells studied by pulsed field gradient NMR //Biophys. Chem. 2003. V. 104 (1). P. 121-137.

    Cho J.H., Hong Y.S., Skirda V.D., Volkov V.I. et al. Water self-diffusion in chlorella studied pulse field gradient NMR //Magnetic Resonance Imaging. 2003. V. 21. P. 1009-1014.

    Mc. Brierty V.J., Douglass D.C. Nuclear magnetic resonance of solid polymers //Phys. Repots. 1980. V. 63. P. 63-147.

    Jezzard P., Wiggins C.J. et al. Nuclear magnetic resonance imaging of polymers and polymer composites //Advanced Materials. 1992. V. 4 (2). P. 82-90.

    Kotsikos G., Gibson A.G., Mawella J. //Plastics, Rubber and Composites. 2007. V. 36 (9). P. 413-418.

    Способ получения конструкционного композиционного материала: пат. 2405675 Рос. Федерация; опубл. 15.07.2009.

Полнотекстовая версия
4.

DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-s1-37-43

УДК: 537.9:543.429.23

Страницы: 37-43

Е.В. Морозов1, Н.Ф. Гладышев2, В.М. Бузник3, Т.В. Гладышева4

[1] ИНСТИТУТ ХИМИИ И ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ , dir@iph.krasn.ru
[2] ОАО КОРПОРАЦИЯ РОСХИМЗАЩИТА, mail@roshimzaschita.ru
[3] ФГБУН «ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ ИМ. А.А. БАЙКОВА РАН», bouznik@imet.ac.ru
[4] ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТАМБОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕ, nach umu@nnn.tstu.ru

МАГНИТОРЕЗОНАНСНОЕ ТОМОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ВОДОЙ И УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ

Представлены результаты ЯМР томографических исследований (метод ядерной магниторезонансной томографии) взаимодействия коммерческого композиционного поглотителя на основе микрочастиц гидроксида кальция и полиэтилена с водой и углекислым газом. Визуализировано распределение подвижных молекул воды внутри образца, что позволило выявить макроскопические пути проникновения воды и СО 2 в толщину образца. Обнаружена двухстадийность процесса поглощения углекислого газа и определено влияние морфологии поверхности на сорбционную активность композиционного материала. Продемонстрирована возможность применения метода МРТ к исследованию данных объектов и его эффективность для получения информации по практическому применению материалов.

Ключевые слова: ЯМР-томография,поглотители СО 2,композиты,NMR Imaging,CO 2 absorbers,composite materials

Список литературы

    Rao A.B., Rubin E.S. //J. Environmental Science Technology. 2002. V. 36. P. 4467-4475.

    Bo Zhang. Computational studies of CO2 capture and gas adsorption on surfaces. University of Pittsburgh. 2012. 131 p.

    Stapf S., Han H.S.I. NMR Imaging in Chemical Engineering. John Wiley & Sons. 2006. 560 p.

    Коптюг И.В., Сагдеев Р.З. Современные физико-химические приложения ЯМР-томо-графии. Специфика метода и его применение для исследования объектов, содержащих жидкости //Успехи химии. 2002. Т. 71. №7. С. 673-699.

    Коптюг И.В., Сагдеев Р.З. Применение метода ЯМР-томографии для исследования процессов транспорта вещества //Успехи химии. 2002. Т. 71. №10. С. 899-949.

    www.extendair.com.

    Гладышев Н.Ф., Гладышева Т.В., Путин Б.В., Путин С.Б. Известковые поглотители нового поколения: Монография. М.: Изд. дом «Спектр». 2012. С. 68.

    Способ изготовления химического адсорбента диоксида углерода: пат. 2381831 Рос. Федерация; опубл. 20.02.2010.

Полнотекстовая версия